Biologiska markkartering av jordburna patogener möjligheter idag och imorgon

Transkript

1 Biologiska markkartering av jordburna patogener möjligheter idag och imorgon BioSoM ett TEMA program vid NJ fakulteten SLU Anders Jonsson Avdelningen för precisionsodling och pedometri Institutionen för mark och miljö, SLU Uddevallakonferensen 2016

2 skall leverera följande produkter och tjänster till intressenterna * Underlag för en analysservice för bestämning av jordburna patogener till lantbrukare och försöksutförare * Metoder för att effektivt presentera resultaten av biologisk markkartering med hjälp av IT och precisionsodlingsteknik * Kunskap som förbättrar integrated pest management (IPM) i viktiga grödor och växtföljder Men vad händer efter 2015?

3 BioSoM ersätter bio tester Biotest Disease Severity Index (DSI) DSI och skörd Rådgivning Växtodling &Växtföljd Plats-specifik Jord från fält -Infekterad? på laboratoriet qpcr-kvantifiering av flera pathogen samtidigt med multiplex metod (II)

4 Varför kartera markburna patogener? Sporer och sklerotier överlever i >10 år.. Platsspecifik information Varaktig värde Få möjligheter att bekämpa! Växtföljd.. Pesticider!? Växtförädling.. Med BioSoM mäter Du växtföljdskvalite!

5 Intressenter i BioSoM, SLU NJ-fakulteten Institutionen för mark och miljö Institutionen för växtbiologi Institutionen för skoglig mykologi och växtpatologi Institutionen för stad och land

6 Höstraps i april! Klumprotsjuka (Plasmodiophora brassicae) Foto: Ann-CharlotteWallenhammar

7 Vägledning för utvärdering av DNA-analys av klumprotsjuka Antal DNA kopior per gram jord Tolkning Vägledande rekommendationer 1 Inget DNA av P. brassicae påvisat i provet IP 0 Ingen förekomst Låg risk för angrepp 2. Odla mottaglig sort. <1300 DNA kopior per gram jord 2 IP 1 Låg förekomst Odla mottaglig sort. Risken för skördesänkning bedöms vara mindre än 10 %. Resistenta sorter angrips också vid låga smittonivåer. >1300 men <50000 DNA kopior per gram jord > men< DNA kopior per gram jord > DNA kopior per gram jord IP 2 Måttlig förekomst Odla resistent sort 3. Risken för skördesänkning bedöms vara större än 10 % för mottaglig sort. IP 3 Hög förekomst Odla resistent sort 3. IP 4 Mycket hög förekomst Försök visar att resistenta sorter kan angripas kraftigt.

8 P. brassicae DNA i jordprov efter 13 oljeväxtgrödor i bördighetsförsöken 2007 Experimental site P. brassicae DNA fg/g soil M1 Fjädringslöv <5 M2 Orupsgården 635 M4 Örja 137 M5 S:a Ugglarp 340 M6 Ekebo 1430 Växtföljd: Oljeväxter vart 4:e år

9 DNA från Plasmodiophora brassicae i jordprov från bördighetsförsöket på Ekebo Jonsson et al. submitted 2015

10 Skörd av oljeväxt i bördighetsförsök- Ekebo kg/ha Havre!

11 Provtagning W linje 40 delstick A: 5,6,6,12 fg/g B: 27,37,46,64 fg/g C: 1,1,2,5 fg/g

12 Provtagningsrutin På fältet: -W-provtagning över fältet, 40 stick, ca 2 l -Punktprovtagning, klassisk markkartering, ca 0,5 l Plastpåse/ tät låda Sanering av borr: -mellan prov på fält synlig jord -mellan fält synlig jord

13 På laboratoriet Lufttorkning i öppen plastpåse i rumstemp (max 35 C) Sönderdelning: Kulkvarn/Färgskak, 1 min + 1 min Siktning: Diameter 2 mm, disk mellan prov (Neddelning reduktion av provmängd) Jordbank: Lagring i täta 2 st plastburkar, 20 C

14 Risk för kontaminering vid provtagning! DNA-borste

15 Sub optimal provneddelning

16 Provtagning och neddelning Källa : Representative sampling for reliable data analysis: Theory of Sampling L. Petersen, Mikkinen P, Esbensen K. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems 77 (2005)

17 Sträng neddelning efter malning BioSoM instruktion för provtagning på hemsidan och film på youtube!

18 Sammanfattning Frågeställningen avgör provtagningstekniken Punktprovtagning enligt god markkarteringssed speglar förekomsten inom punkten Linjeprovtagning bör innehåll minst fyra ben sk W linje och 40st del stick. Rengör borr mellan prov Klassisk punktprovtagning kan kombineras med extra stick för patogenbestämning Torka I rumstemp. Skicka hela provet labbet gör neddelningen! Analysbeskedet gäller den jord som kom till labbet! Diskutera provtagning och resultat med rådgivare!!

19 Utvecklingen av PCR metod för DNA från Aphanomyces euteiches

20 DNA från Aphanomyces euteiches och sjukdomsindex (DSI) bestämt i biotest i växthus för två fält från Östergötland 100 DSI (Disease Severity Index) Randkurva 10 sporer Target copies g 1 jord

21 DNA från A. euteiches och sjukdomsindex från 15 olika svenska gårdar DSI (Disease Severity Index) Target copies g 1 soil DNA

22 Fortsatt testning. Falsk negativa för DNA, dvs angrepp och DSI trots låga nivåer av detekterade sporer. Jämfört med en mkt väldokumenterad fransk metod Inte bättre på fältprover Testat att Öka provmängden, 5 & 10 g Anrikning av organsikt material Enzymer för att bryta ner sporernas cellväggar Effekt av jordart eller raser av A. euteiches? Robusta PCR enzymer.(scanbi) Ännu inga signifikanta förbättringar!!!

23 Sammanfattning: Ärtrotröta Det finns specifik DNA metod för att kvantifiera organismen som orsakar ärtrotröta I biotester med tillsatta sporer detekteras ca 10 sporer vid lågt index (20 30) Problem med sk falska negativa prov. Dvs ingen detektion av DNA från A.e i jord med höga biotestvärden (DSI > 50 60) Inga falska positiva! Dvs analysen kan användas för att testa fält och avråda vid förekomst!! Fortsatt metodutveckling för att förbättra extraktionen av DNA från jord nödvändig för att helt kunna frikalla fält

24 Ärter, sockerbetor m.fl Ärtroröta Aphanomyces euteiches Rotbrand i sockerbetor Aphanomyces cochlioides Phytophtora pisi? Verticillium longisporium och V. dahlie Rotdödar i vete och rötor i klöver.

25 Praktisk användning!

26 Studera lantbrukarens beslutsfattande Christina Lundström, doktorand Lantbrukaren verkar i en föränderlig omvärld Forskning kring lantbrukares beslutsfattande har kunskapsluckor Rådgivningen ställs för nya utmaningar IT stöd i olika former når inte sin fulla potential eftersom de inte är utvecklade utifrån lantbrukaren i centrum Hur presentera analysresultaten från BioSoM analyser?

27 Christina Lundström

28 Deltagare i BioSoM WP1 Detektion och sekvensering Charlotta Almqvist, Industridoktorand Eurofins Food & Agro AB. Lidköping Fredrik Heyman, Institutionen för skoglig mykologi och patologi, Uppsala Christina Dixelius, Inst. för Växtbiologi (VB), SLU Uppsala Arne Schwelm, VB, SLU, Anders Dahlqvist, Scanbi Diagnostic AB, Lisbeth Nisu Hartzell, Eurofins WP2 Förekomst och hämning Ann-Charlotte Wallenhammar, HS Konsult AB, Örebro Katarzyna Marzec-Schmidt, P&P, Mark och miljö, Skara Lars Persson, Findus R&D, Åsa Olsson, NBR WP3 Beslutsfattande och användning Christina Lundström, Precisionsodling & Pedometri, Mark och Miljö Skara Magnus Ljung, Statskonsulent rådgivning, SLU, Skara Jessica Lindelöf, Högskolan i Skövde Robert Olsson NBR, Ulf Axelson, HS Skaraborg, Skara Kommunikatör: Lennart Wikström, Cultimedia AB, Programchef: Anders Jonsson, Precisionsodling & Pedometri, SLU

29 BioSoM aktiviteter 2016 Disputation av Charlotta Almquist, april 2016 PCR Metoderna. Slutrappport till SLU, SLF, Lantmännen Forskningsstiftelse, SSO. Lic Avhandling Christina Lundström, sept 2016

30 Framtida BioSoM projekt Ansökningar 2015 * SSO ansökan Resistens hållbarhet avslag! Planerade ansökningar 2016 Ansökan om COST, internationell samverkan, feb2016 FORMAS ansökan april 2016 SLF ansökan juni 2016 EU Horizon 2020 feb 2017????

31 Farming looks mighty easy when your plough is a pencil, and you re a thousand miles from the field. Dwight D. Eisenhower, September 11, 1956.